TiO2光陽極摻雜在染料敏化太陽能電池中的應用.pdf

1、基于二氧化鈦的染料敏化太陽能電池，二氧化鈦光陽極性能決定了電池的光電性能水平。由于二氧化鈦的帶隙寬（3.2eV）、光生空穴和光生電子極易發(fā)生復合，在很大程度上阻礙了人們對提高染料敏化太陽能電池光電效率的研究。利用摻雜手段可以改善二氧化鈦的內(nèi)部結構，引入雜質(zhì)能級和缺陷位置，增加電子的捕獲，抑制光生空穴和電子的復合，從而有效提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
　　利用市售二氧化鈦納米粉體（P25）制備了金屬元素（Zn、Ca、Mg）摻雜的二氧化鈦

2、漿料。利用溶膠-凝膠法，以二乙醇胺為氮源、鈦酸丁酯為鈦源，制備了銳鈦礦型的氮摻雜二氧化鈦粉末，并在此基礎上進行金屬元素摻雜，從而成功制備了金屬元素與氮元素共摻雜的二氧化鈦漿料。采用絲網(wǎng)印刷技術將所制備的二氧化鈦漿料沉積在FTO導電玻璃上，再經(jīng)過450℃高溫退火、染料敏化等處理，獲得染料敏化的二氧化鈦光陽極。
　　采用掃描電子顯微鏡（SEM）、X射線衍射光譜（XRD）、X射線光電子能譜（XPS）、紫外-可見光譜（UV-Vis）、能譜

3、儀（EDS）等手段對材料進行了表征，考察了元素摻雜對二氧化鈦的形貌、晶體結構、表面電子結合能、染料吸附性能的影響。運用電化學工作站測試了染料敏化太陽能電池的電流-電壓（I-V）曲線，研究了摻雜對染料敏化太陽能電池光電性能的影響。測試結果表明，元素摻雜對染料敏化太陽能電池的光電性能均有不同程度的影響，最佳金屬摻元素Zn對應的電池光電效率達到了5.59％，N摻雜的染料敏化太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率為5.86%，共摻雜時Zn-N效果最好，光電效